一种数据采集与控制一体化实验模块制造技术

本实用新型专利技术公开了一种数据采集与控制一体化实验模块，包括数据采集单元和PWM波信号发生单元，所述数据采集单元的模拟输出端与所述PWM波信号发生单元的比较输入端连接，所述PWM波信号发生单元包括方波发生电路、锯齿波产生电路、电压比较电路和波形整形电，所述方波发生电路的输出端通过锯齿波产生电路与电压比较电路第一比较输入端连接，所述数据采集单元的模拟输出端与电压比较电路第二比较输入端连接，本实用新型专利技术的一体化模块能输出相对稳定的PWM波以而实现对象控制功能，其数据采集与对象控制简单，资源扩展性好，数据采集比较灵活，输出的PWM波稳定，频率和占空比可调，而且能应用到更加复杂的系统中，以便外设资源可以更方便的利用。

A Data Acquisition and Control Integrated Experimental Module

The utility model discloses a data acquisition and control integrated experimental module, which comprises a data acquisition unit and a PWM wave signal generating unit. The analog output terminal of the data acquisition unit is connected with the comparative input terminal of the PWM wave signal generating unit. The PWM wave signal generating unit includes a square wave generating circuit, a sawtooth wave generating circuit, a voltage comparison circuit and a waveform shaping electric circuit. The output end of the square wave generating circuit is connected with the first comparison input end of the voltage comparison circuit through the sawtooth wave generating circuit, and the analog output end of the data acquisition unit is connected with the second comparison input end of the voltage comparison circuit. The integrated module of the utility model can output relatively stable PWM waves to realize the object control function. The data acquisition and object control are simple. Source scalability is good, data acquisition is flexible, output PWM wave is stable, frequency and duty cycle are adjustable, and can be applied to more complex systems, so that peripheral resources can be more convenient to use.

【技术实现步骤摘要】
一种数据采集与控制一体化实验模块
本技术属于教学模拟设备领域
，特别涉及数据采集与控制的应用领域，尤其涉及一种数据采集与控制一体化实验模块。
技术介绍
随着工业生产自动化测控技术的发展及需求，普通高校、职业院校也相继开办了相关专业及课程，但是目前大多数学校的自动化测控类课程的教学还停留在书本教学的阶段，而实验仪器则相对匮乏，不能满足高等院校自动化测控类专业教学实验的需求，现有的教学设备中，在自动化测控教学中需要通过大量的实验进行辅助学习，才能深刻理解自动化测控课程这一重要基础理论，实验时因实验内容的不同需要对不同的被控制对象进行数据采集和控制，而采集与控制模块其基本的运用场合包括简单的数据记录、便携式测量和学术机构的实验室实验等，对于采集信号和输出信号类型比较多的被控制对象，需采用多种不同的数据采集单元和控制器配合使用，如此会造成数据采集单元结构复杂、元件繁多和资源紧缺，不仅需要较高的成本，且扩展性不高，数据采集的灵活性极低。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种数据采集与控制一体化实验模块，根据本技术的一体化实验模块输出的模拟信号与PWM波信号发生单元输出的锯齿波进行比较后，输出相对稳定的PWM波，从而实现对象控制功能，其控制简单方便，输出的PWM波稳定，频率和占空比可调，为了实现上述目的，本技术采用以下技术效果：根据本发技术的一个方面，提供了一种数据采集与控制一体化实验模块，包括数据采集单元和PWM波信号发生单元，所述数据采集单元的模拟输出端与所述PWM波信号发生单元的比较输入端连接，所述PWM波信号发生单元包括方波发生电路、锯齿波产生电路、电压比较电路和波形整形电路，所述方波发生电路的输出端通过锯齿波产生电路与电压比较电路第一比较输入端连接，所述数据采集单元的模拟输出端与电压比较电路第二比较输入端连接，所述电压比较电路的比较输出端与所述波形整形电路的输入端连接。优选的，所述方波发生电路包括电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D1、稳压二极管D2和第一运算放大器A1，所述锯齿波产生电路201包括电阻R5、电阻R6、电容C2和第二运算放大器A2，所述电压比较电路202包括第三运算放大器A3，所述第一运算放大器A1的负极输入端分别与所述电容C1的一端和电阻R1的一端连接，所述第一运算放大器A1的正极输入端分别与所述电阻R3和电阻R4的一端连接，所述第一运算放大器A1的输出端与所述电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与所述电阻R1的另一端、电阻R3的另一端、稳压二极管D1的阳极和电阻R5的一端连接，所述稳压二极管D1的阴极与所述稳压二极管D2的阴极连接，电阻R5的另一端分别与第二运算放大器A2的负极输入和电容C2的一端连接，该第二运算放大器A2的正极输入与所述电阻R6的一端连接，所述第二运算放大器A2的正极输入分别与所述电容C2的另一端和第三运算放大器A3的正极输入端连接，该第三运算放大器A3的负极输入端与所述数据采集单元1的模拟输出端连接，所述第三运算放大器A3的输出端与所述波形整形电路的输入端连接，电阻R6的另一端、电阻R4的另一端和稳压二极管D2的阳阴极分别与地连接。上述方案进一步优选的，所述波形整形电路采用CD4050BE同相缓冲器进行波形整形。上述方案进一步优选的，所述数据采集单元包括PCB控制面板、固定在所述PCB控制面板中央的USB6009数据采集卡、设置在USB6009数据采集卡左侧的第一对象控制接口和第一外设接口以及设置在USB6009数据采集卡右侧的第二对象控制接口和第二外设接口，所述第一外设接口和第二外设接口分别通过PCB控制面板上的铜箔走线与所述USB6009数据采集卡的模拟输入端口连接，所述第一对象控制接口和第二对象控制接口分别通过PCB控制面板上的铜箔走线与所述USB6009数据采集卡的脉冲输出端口和波形整形电路的输出端连接，在所述PCB控制面板的左侧的两个边角上分别设置有两个不同等级输入的电源插头，该电源源插头通过PCB控制面板的铜箔走线与所述USB6009数据采集卡的电源端连接，在所述PCB控制面板的右侧的两个边角上分别设置有两个接地插头，该接地插头通过PCB控制面板的铜箔走线与所述USB6009数据采集卡的接地端连接。上述方案进一步优选的，在所述PCB控制面板的右上角附近设置有USB接口，在USB接口的两侧还分别设置有数据指示灯L1和电源指示灯L2。上述方案进一步优选的，在所述USB6009数据采集卡与第一外设接口之间的PCB控制面板设置有测试区，在所述USB6009数据采集卡的左右两侧的PCB控制面板上分别垂直焊接有排针。上述方案进一步优选的，所述测试区由测试插座接口和测试针组成并形成八行两列等距分布的测试点，所述测试插座接口和测试针的下端垂直焊接在PCB控制面板上，测试针的上端设置有一圆环，该圆环顶端的竖直方向伸出或测试针顶端水平方向伸出。综上所述，由于本技术采用了上述技术方案，本技术具有以下技术效果：(1)本技术通过USB6009数据采集卡输出的模拟信号与PWM波信号发生单元输出的锯齿波进行比较后，输出相对稳定的PWM波，从而实现对象控制功能，其控制简单方便，输出的PWM波稳定，频率和占空比可调。(2)、本技术的一体化模块能应用到更加复杂的系统中，以便外设资源可以更方便的利用，将USB6009数据采集卡的所有外设接口全部引出到PCB控制面板上使得连接线更加方便快捷，同一接口可作为外设接口又可作为对象控制接口，以及利用USB6009数据采集卡的模拟输出功能和结合有源电路设计PWM产生电路，不仅仅具有数据采集功能而且更具有嵌入式芯片的控制能力，数据采集与对象控制简单，而且资源丰富，资源扩展性好；数据采集比较灵活。附图说明图1是本技术的一种数据采集与控制一体化实验模块的控制原理图；图2是本技术的数据采集单元的俯视图；图3是本技术的USB6009数据采集卡的引脚结构示意图；图4是本技术的测试针第一实施例结构示意图；图5是本技术的测试针第二实施例结构示意图；图6是本技术的PWM波信号发生单元的原理框图；图7是本技术的PWM波信号发生单元的电路原理图；附图中，1-数据采集单元，2-PWM波信号发生单元，100-PCB控制面板，101-USB6009数据采集卡，103-第一对象控制接口，104-第一外设接口，105-第二对象控制接口，106第二外设接口，108-测试区，109-USB接口，110-排针，108a-测试插座接口，108b-测试针，1080圆环，200-方波发生电路，201-锯齿波产生电路，202-电压比较电路202，203-波形整形电路，204-被控制对象。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本技术进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本技术的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本技术的这些方面。如图1、图2和图3所示，根据本发技术的一个方面，提供了一种数据采集与控制一体化实验模块，包括数据采集单元1和PWM波信号本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数据采集与控制一体化实验模块，其特征在于：包括数据采集单元和PWM波信号发生单元，所述数据采集单元的模拟输出端与所述PWM波信号发生单元的比较输入端连接，所述PWM波信号发生单元包括方波发生电路、锯齿波产生电路、电压比较电路和波形整形电路，所述方波发生电路的输出端通过锯齿波产生电路与电压比较电路第一比较输入端连接，所述数据采集单元的模拟输出端与电压比较电路的比较输入端连接，所述电压比较电路的比较输出端与所述波形整形电路的输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种数据采集与控制一体化实验模块，其特征在于：包括数据采集单元和PWM波信号发生单元，所述数据采集单元的模拟输出端与所述PWM波信号发生单元的比较输入端连接，所述PWM波信号发生单元包括方波发生电路、锯齿波产生电路、电压比较电路和波形整形电路，所述方波发生电路的输出端通过锯齿波产生电路与电压比较电路第一比较输入端连接，所述数据采集单元的模拟输出端与电压比较电路的比较输入端连接，所述电压比较电路的比较输出端与所述波形整形电路的输入端连接。2.根据权利要求1所述一种数据采集与控制一体化实验模块，其特征在于：所述方波发生电路包括电容C1、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压二极管D1、稳压二极管D2和第一运算放大器A1，所述锯齿波产生电路201包括电阻R5、电阻R6、电容C2和第二运算放大器A2，所述电压比较电路202包括第三运算放大器A3，所述第一运算放大器A1的负极输入端分别与所述电容C1的一端和电阻R1的一端连接，所述第一运算放大器A1的正极输入端分别与所述电阻R3和电阻R4的一端连接，所述第一运算放大器A1的输出端与所述电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端分别与所述电阻R1的另一端、电阻R3的另一端、稳压二极管D1的阳极和电阻R5的一端连接，所述稳压二极管D1的阴极与所述稳压二极管D2的阴极连接，电阻R5的另一端分别与第二运算放大器A2的负极输入和电容C2的一端连接，该第二运算放大器A2的正极输入与所述电阻R6的一端连接，所述第二运算放大器A2的正极输入分别与所述电容C2的另一端和第三运算放大器A3的正极输入端连接，该第三运算放大器A3的负极输入端与所述数据采集单元1的模拟输出端连接，所述第三运算放大器A3的输出端与所述波形整形电路的输入端连接，电阻R6的另一端、电阻R4的另一端和稳压二极管D2的阳阴极分别与地连接。3.根据权利要求1或2所述一种数据采集与控制一体化实验...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗晓星，吴忠深，李倍存，洪鹤隽，
申请(专利权)人：广西南宁市晨启科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：广西,45